紡織品防水透濕工藝及檢測標準

clsrich 吸濕排汗面料 2021-03-08 13:45:55 43 0

  摘要:紡織品的阻水透氣功能向來是人們追求的目標,根據不同的加工工藝,效果也不完同,本文總結了紡織品阻水透氣的加工工藝,并對國內外較為常用的檢測辦法進行了分析,以便于更好地對紡織品阻水透氣性能進行評價.
  關鍵詞:拒水透氣;拒水透氣工藝;檢測標準
  1前言
  隨著紡織品加工技術的進展,具有肯定功能性的紡織產品不斷涌現。拒水紡織品或同時具有透氣透濕、保暖等功效的拒水紡織品,在戶外Outdoor Jackets、消防滅火防護服、蓬蓋布及醫療專用防護服等產品上的應用越來越多。從目前來瞧,阻水透氣紡織材料的加工工藝有多種,不同后整理工藝生產的產品,其阻水透氣效果不完相同。為了更好的開展拒水透氣紡織品的檢測和評價工作,本文總結與分析了阻水透氣紡織品的加工工藝,并對市場上較為常用的拒水透氣檢測辦法與評價指標進行了研究。
  2阻水透氣工藝
  紡織品的阻水透氣性可利用水蒸汽分子與水分子的龐大差異實現,假如設法在布料上形成某種“孔”,使孔徑的大小介于水滴最小直徑(100μm)與水汽直徑(0.0004μm)之間,則可以使面料只同意水蒸汽分子通過,而阻撓水滴的透過,從而使布料既具有拒水功能,又具有良好的透氣效果。而致密親水膜阻水透氣布料則是通過親水膜親水鏈段的化學吸附,在肯定的溫度與濕度梯度下傳遞水蒸汽;通過親水膜的疏水鏈段阻撓液態水的滲透。拒水和透氣是相互矛盾的一對指標,不能絕對地提出阻水性極好而透氣性又優良的苛刻要求。目前紡織品的拒水透氣工藝主要有一下三種。
  2.1疏水劑后整理法
  為了防雨,人們用桐油、亞麻油之類天然產物,涂于布或紙上,制成不透濕的油布、油紙,達到拒水效果,但很硬,耐久性很差。橡膠發覺后,做成橡膠PU涂層布,雖然柔軟一些,仍不透濕,穿著很不舒暢。為知道決透濕性問題,相繼發明了許多疏水處理劑,如早期的鋁皂拒水劑,石蠟乳液等,現在一般的雨衣就是用疏水劑處理的,近期的有機硅、有機氟等疏水劑,性能較為優良,用途更為廣泛。
  布料經過各種疏水劑的乳液或溶液浸漬、干燥、焙烘后,在布料表面成一層疏水基因,達到拒水目的,這是眾周知的。透氣性隨不同的疏水劑略有不同,但阻水性不理想,耐水壓低,不耐清洗。
  2.2PU涂層后整理法
  高分子合成材料的浮現,產生許多聚合物涂料,如氯丁橡膠、乙烯基樹脂、聚丙烯酸酪類樹脂、聚氨基甲酸酪等,和此同時進展的合成纖維工業,又提供強度高、分量輕的純尼龍之類的布料作為基布,使PU涂層阻水面料輕薄柔軟。由于PU涂層配方隨聚合物不同,可以添加各種助劑,因而品種眾多可以給予耐低溫、防油、防霉等各種優異能,有的添加親水性物質,透氣性也有增添,進一步提高了有用性能。近年來,高分子論與合成技術發展很大,已能創造具有微孔的超薄高分子膜,采納粘結或貼合技術使和布料結合,如PTFE多微孔薄膜和尼龍面料復合成層壓材料,保持布料柔軟,輕薄特點,又能透氣阻水。
  主要利用PU涂層與薄膜的多微孔性質,過去在PU涂層中加入親水性微粒,多孔填料,發泡劑等辦法,使PU涂層中產生排出汗水氣的通路,但是這些辦法產生的小孔不均勻,不能盡全阻擋水滴浸入?,F在從高聚物微結構形態著手,發覺某些高聚物在特定工藝條件下,能生成原纖維組成的行列薄片結構,經單軸拉伸而形變,在行列之間形成多微孔,經過熱處理,該結構被固定下來,這些微孔直徑0.2~10微米,孔隙率達80%以上,相當于一個平方厘米上有十多億個微孔,由于微孔直徑是水滴直徑的1/5000~1/20000,是水蒸氣分子直徑的700倍左右,因此可以阻撓水滴通過,而讓水蒸氣分子自由通過,汗水蒸汽利用衣料內溫度和外界環境溫度之間溫差及濕度差而排向外界。
  2.3密切布料法
  應用高密度面料制成的透氣阻水面料,它盡全保持纖維布料自然的風貌,不用疏水劑后整理加工,也沒有PU涂層、薄膜覆蓋,因此手感好,風格柔軟服用性能優良。這是超細纖維與超高收縮技術結合的產物,使用0.1旦尼爾或更細的超細旦纖維,面料的經向每英寸有1萬多根纖維,緯向每英寸有5~6萬根纖維,這種布料的密度是一般面料的20倍左右,布料經過收縮后是原本色棉布面積的60%,因此質地密切,好似合成真皮,表面有微細絨毛叢站著,孔隙惟獨7微米左右,起到透氣拒水的作用,這種超細纖維可以是聚酯纖維、錦綸等合成纖維,也可以是棉纖維。
  2.4拒水透氣辦法比較
  從表1中可以瞧到,某些透氣阻水面料的綜合性能已經相當優良了,并各具特色,有的特別輕薄,有的有天然的柔軟風格,但是各自也存在一些不足的地方,透氣性高了,拒水性就差些等等,因此可以根據面料的用途,選擇相應類型牌號,創造合適的透氣阻水工作裝。

  表1阻水透氣布料的性能

  前述三種辦法制備拒水透氣布料已經應用于工業生產,但仍有不足之處。采納疏水劑后整理的面料阻水性不理想,耐水壓低,不耐清洗。親水膜技術制備的阻水透氣布料懸垂性與柔軟性差,透氣性相對較低,附著牢度差;而微孔技術制備阻水透氣布料則工藝復雜,成本高,限制了其推廣與使用。利用布料本身密切結構制備的阻水透氣布料耐水壓太低。
  3紡織品拒水檢測標準和評價
  3.1檢測標準
  國內外測定紡織品阻水性能的試驗辦法較多,但主要分為兩個方面,一方面是測定紡織品表面反抗被水潤濕的性能,另一方面是測定紡織品反抗水滲透的性能。主要有ISO、EN、AATCC、JIS、GB等標準,經對照發覺,試驗辦法標準從原理上主要包含靜水壓法與噴淋法兩大類。
  3.1.1靜水壓法
  國內外適用于靜水壓法的主要辦法標準見表2。

  表2靜水壓法的辦法標準

  靜水壓法國際上使用較為廣泛的為ISO811與ISO1420,各個國家的標準大多是在這兩項標準基礎上制定。ISO811與ISO1420的測試原理基本一致,都是在試樣的一面施加水壓,觀看試樣是否浮現滲透現象,不同的是ISO811主要是針對普通布料,ISO1420是針對PU涂層布料。此外,在試驗結果表達上,兩個標準也存在肯定區別,ISO811是在試驗中持續增添水壓,直到試樣浮現三處滲水,記錄此時的壓力值作為試驗結果,而ISO1420則在規定的水壓條件下保持一段時間,如試樣未浮現滲水現象,則表明試樣通過檢驗。

  圖1靜水壓法裝置示意圖

  除以上兩項辦法標準,還有EN、AATCC、JIS、GB等標準,但這些標準都是在等同采納或參照ISO標準的基礎上制定的。我國行業標準FZ/T01004-2008是在修改采納ISO1420-2001基礎上制定,適用于PU涂層面料,和ISO1420的差異是增添了試驗結果通過和否的說明以及最終靜水壓值的測定。
  3.1.2噴淋法
  國內外適用于噴淋法的主要辦法標準見表3。
  目前國內外采納噴淋法測定紡織品阻水性的標準,根據噴淋的位置分為豎直噴淋與水平噴淋。表3中除ISO22958與GB/T23321是采納水平噴淋,其余均為豎直噴淋法,在這些辦法中較為通用的是ISO4920、ISO18695與ISO9865。ISO4920是測定試樣表面反抗潤濕的能力,其測試原理是對試樣進行豎直噴淋,通
  過觀看試樣表面潤濕程度對其進行評級。評級共分5等,其中5級表明布料表面沒有潤濕,1級表面布料表面所有潤濕。ISO18695與ISO9865的測試原理和ISO4920有所不同,ISO18695規定的辦法是測定面料反抗水滲透的性能,其只將試驗過程中穿透試樣的水量作為試驗結果,沒有對試樣表面評級的要求。而ISO9865除了要對試樣表面潤濕程度進行評級外,還將試樣吸水量作為試驗結果之一。

  表3噴淋法的辦法標準

  圖2豎直噴淋法裝置示意圖

  我國行業標準FZ/T01038-1994是在參考AATCC42-1985的基礎上制定,試驗辦法分為A法與B法,較AATCC42多了試樣表面評級的要求以及試樣被穿透時的噴淋時間與流量的計算。

  圖3水平噴淋法裝置示意圖

  和以上試驗辦法采納豎直噴淋法不同,ISO22958與GB/T23321是采納水平噴淋來測定布料反抗水穿透試樣的辦法,適用于各種經過及未經過拒水(或阻水)后整理的面料,特別適用于具有較強拒水性能的布料,試驗原理為將背面附有吸水紙(質量已知)的試樣在規定條件下用水噴淋5min,然后重新稱量吸水紙的質量,通過吸水紙質量的增添來測定試驗過程中滲過試樣的水的質量。從測試面料上裁取至少3塊試樣,每塊試樣的尺寸約為(200×200)mm。GB/T23321是在修改采納ISO22958的基礎上制定,技術參數基本一致,只是試驗用水溫稍有不同。
  3.2評價指標
  由于紡織品的阻水工藝與用途不同會導致阻水性能存在肯定差異,評價指標也不同,目前,無論是針對靜水壓法還是噴淋法國內外還沒有單獨的拒水性評價標準。針對各種產品的評價要求大多數浮現在產品標準中。
  IS05912-2003《宿營民用帳篷》中規定,不同類型的施工帳篷頂部與周圍均有最低拒水要求,以PU涂層布料制作的T或R型民用帳篷為例,采納ISO1420測試時,其耐水壓值為80kPa。其他行業內,對紡織品的阻水要求也分布于各個標準中,如GB/T23317-2009《PU涂層工作裝抗濕技術要求》是在修改采納BS6408-1983基礎上制定,規定布料與接縫處的靜水壓值至少為l0kPa與20kPa。我國公安標準GA10-2002《消防員滅火防護服》是在ISO11613-1999的基礎上制定,規定阻水透氣層的靜水壓值至少17kPa,布料外層的抗濕級數至少為3級。
  4紡織品透氣檢測標準和評價
  水汽通過布料傳遞的途徑主要有三個方面:一是水汽通過布料的微孔擴散;二是纖維自身吸濕,并在水汽壓較低的一側蒸發;三是毛細管汲取水分向水汽壓低的一側傳遞與蒸發。因此紡織品透氣性包含兩個方面,一方面是紡織品的透濕性,其影響水汽通過面料的第一種途徑。透濕性好的布料,透氣能力就強,它直接影響到布料的服用性能。布料透濕性決策于布料的經緯紡紗線間以及纖維間空隙數量和大小,亦即和經緯密度,經緯紡紗線特數、紡紗線捻度因素有關,此外還和纖維性質,紡紗線結構、面料厚度與體積分量等因素有關。另一方面是紡織品自身對水汽的汲取與傳遞能力,其影響水汽通過布料的第二與第三種途徑,這是布料透氣的間接能力。這一能力主要和布料自身的材質緊密相關,在布料兩邊水汽壓力不同時,水汽會從高壓一邊透過布料流向另一邊。本文中的檢測標準主要介紹關于紡織品透濕方面的情況。
  4.1檢測標準
  紡織品透濕性檢測的原理:在規定的壓差條件下,測定肯定時間內垂直通過試樣給定面積的氣流流量,計算出透濕率。氣流速率可直接測出,也可通過測定流量孔徑兩面的壓差換算而得。目前,常用的紡織品透濕性的測試標準有ASTMD737-1996與GB/T5453-1997,下面對兩種標準進行比較,如表4所示。

  表4紡織品透濕性測試辦法標準的比較

  使用范圍,GB/T5453-1997適用于產業用布料、非織造布與另外可透濕紡織品,ASTMD737-1996適用于機面料、非織造布、充汽袋用布、地毯、起毛起絨布料、針織物物與多層布料。因為漏氣會影響面料透濕性的測試結果,所以各測試標準中均提到了防止漏汽的措施,要求使用試樣夾具與橡膠墊圈。橡膠墊圈多次使用后易老化變形,從而影響測試結果,應棄用。試樣夾具適用于針織物物或易和測試頭相粘的布料,不適用于厚重或硬挺面料。當測試面料正反面的透濕性存在差異時,壓力小的一面應朝下,以防漏氣。若想獲得準確的面料透濕量,可將不透濕蓋板蓋住試樣,分離測定漏氣量與透過面料的氣流量。
  4.2評價指標
  普通來說面料透濕性的順序為:透孔布料>緞紋布料>斜紋面料>平紋布料;面料浮長增添,布料的透濕性也相應增添。液氨后整理能提高布料的透濕性,三防后整理會明顯降低布料的透濕性。布料水洗5次后,其透濕率變幻明顯,而后逐漸趨于平緩;清洗30次后,面料的透濕性有增大的趨勢。焙烘后布料的透濕性均比焙烘前有所增添。
  通常棉、麻、羊毛等天然纖維與蛋白質纖維布料的透氣性好于尼龍、聚酯纖維等合成纖維面料。透氣性,普通用g/m2•24h表示,比如說某種材料的標準是10000g/m2•24h,這意味著你的面料每平方米在一天內可以透出10000g的水分。根據人們從事各種活動情況下,材料應有的透氣能力,可以提出一個透氣能力最低值2500g/m2•24h。
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